CN102268534B - 用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，包括回转窑体、配料进料组件、出料组件以及烟尘处理组件，配料进料组件位于回转窑体上窑尾的进料口处，出料组件位于回转窑体上窑头的出料口处，窑头处设有用来往回转窑体内抛射粒煤的抛煤组件。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、适用范围广、焙烧效果好、处理量大、环保等优点。

Description

用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置

技术领域

本发明主要涉及到冶金与选矿相结合的技术领域，特指一种主要适用于菱褐铁矿共生矿及菱铁矿、褐铁矿、中低品位氧化锰矿、低品位红土镍矿、低品位氧化铅锌矿等低品位金属矿的还原焙烧处理的专用成套装置。

背景技术

随着我国钢铁工业的迅速发展,品位高且易选的铁矿石资源濒临枯竭,合理开发利用复杂难选贫、杂铁矿石资源对缓解我国铁矿石供求矛盾,促进我国钢铁工业发展具有重要的现实意义。近年来研究开发的菱、褐铁矿选矿技术主要包括:重选、磁选等单一流程、选择性絮凝浮选和还原焙烧-磁选等联合流程。这些研究结果表明,目前尚未形成成熟有效的菱、褐铁矿处理的成套装置。目前我国菱铁矿石和褐铁矿石资源的利用率极低，绝大部分没有开采利用。尤其是我国原生富矿资源稀少，铁矿“贫、杂、细、散”的品质特点及较低的整体利用水平是我国钢铁工业发展的瓶颈。我们不得不面临国产铁矿石供应紧缺、进口量连续大幅度增加，国际市场价格一路攀高，国家经济安全和行业经济效益受到严峻挑战的局面。

因此，通过科学研究，依靠科技进步，扩大可工业利用铁矿资源量，高效、合理的开发利用上述各类中低品位铁矿资源，保障铁矿资源的安全供给，是钢铁行业以及国民经济发展中亟待解决的问题。菱铁矿、褐铁矿、菱褐铁矿共生矿的有效工业利用，对提高我国铁矿资源的保障程度十分重要，是国民经济发展急需的支撑技术。

还原焙烧-磁选-（浮选）选矿新技术对这类弱磁性矿物是行之有效的选矿方法。目前能实现还原焙烧的装置有：竖炉、回转窑、沸腾炉以及闪速焙烧炉。竖炉主要用于处理粒度范围在10～75mm的矿石,回转窑主要用于处理粒度范围在0～30mm的矿石，沸腾炉主要用于处理粒度范围在0～3mm的矿石，闪速焙烧炉主要用于处理粒度范围在0～1mm的矿石，目前在工业生产上得到应用的主要是回转窑和竖炉。

与此同时，随着我国经济的持续快速发展，对锰、镍、锌、铅等金属的需求量也逐年上升，导致上述金属富矿资源逐渐枯竭。而我国广泛分布着低品位软锰矿、低品位氧化铅锌矿、低品位红土镍矿等金属矿物，现在同样不能有效地开发和利用。一些小的工厂采用反射炉进行焙烧，但存在焙烧效果差、处理量太小、工人劳动强度大、燃料用量大、经济效益差、环境污染严重等缺点，迫切需要开发出针对这类矿产资源的有效处理工艺，使该类资源得到高效、合理的开发利用。对于低品位菱、褐铁矿、红土镍矿、低品位氧化铅锌矿、低品位软锰矿等金属矿物，还原焙烧均采用中低温还原焙烧技术，它们的焙烧工艺条件和设备配置都很相似。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、适用范围广、焙烧效果好、处理量大的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，包括回转窑体、配料进料组件、出料组件以及烟尘处理组件，所述配料进料组件位于回转窑体上窑尾的进料口处，所述出料组件位于回转窑体上窑头的出料口处，所述窑头处设有用来往回转窑体内抛射粒煤的抛煤组件。

作为本发明的进一步改进：

进一步，所述抛煤组件包括抛煤枪、粒煤仓和全密封定量给料机，所述粒煤仓通过下料管经全密封定量给料机与抛煤枪的进料口相连，所述抛煤枪的一端与送风机构相连通，所述抛煤枪的出口端经窑头伸入回转窑体的内腔。

进一步，所述回转窑体上窑头与窑尾之间的窑身上开设有一个以上的二次供风口，所述二次供风口与二次供风组件相连通。

进一步，所述二次供风口为两个以上，二次供风口的位置对应于回转窑体中的还原段和加热段。

进一步，所述窑头、窑尾和窑身上均设有窑内温度测量组件，所述窑内温度测量组件包括测温装置、无线发射装置、接收装置、供电装置，所述供电装置包括通过绝缘柱支撑在回转窑体上的动滑环、固定于回转窑体基础上的铜石墨滑块。

进一步，所述烟尘处理组件包括通过气流导管依次相连的冷却器、漩涡除尘器、袋式除尘器，所述冷却器、漩涡除尘器、袋式除尘器均设有灰尘出口且通过灰尘出口与集灰斗相连通，所述袋式除尘器的出口端与烟囱相连通。

进一步，所述配料进料组件包括粉矿仓、粉煤仓、粉矿胶带输送机、粉煤胶带输送机、混合胶带输送机以及配料下料管，所述粉矿胶带输送机位于粉矿仓的下方，所述粉煤胶带输送机位于粉煤仓的下方，所述混合胶带输送机位于粉煤胶带输送机和粉矿胶带输送机的下方，所述混合胶带输送机的出料端通过配料下料管与窑尾相连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）、本发明采用从窑尾配入煤和窑头抛入煤相结合的方式进行还原煤的给入，解决了窑内温度场分布、弱还原性气氛保持、提高回转窑产能、延长回转窑作业周期等难题。

（2）、本发明通过设在窑身上的二次供风口，向窑内喷入新鲜空气，让一次未燃烧完全的燃料在回转窑内继续燃烧；然后还可以通过调节各个二次供风组件的二次风量来达到控制燃料的燃烧程度，使窑内形成合理的温度场分布，同时避免燃料剧烈燃烧时造成局部温度过高将物料烧成熔融状态而产生结圈，既能够使物料在窑内得到高效还原焙烧，又延长了回转窑结圈周期和作业周期。

（3）、本发明通过无线发射的方式，通过接收装置将信号接收和转变后在仪表和电脑上显示，可以对窑内的温度实时监测、对窑内还原气氛、回转窑转速、投料量、燃料点火和燃烧情况等施行实时监控和集中精确控制；电脑监控窑头、窑内、窑尾、收尘各点温度及回转窑拖轮轴瓦温度。操作人员根据测量温度及时对工艺做出调整，大大降低了劳动强度，也提高了作业人员的安全性。

（4）、采用本发明后，整个焙烧工艺更加简化，焙烧还原效果更好，适用范围广更广，产品质量更高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中抛煤组件的结构示意图；

图3是本发明中窑内温度测量组件布置和二次供风的示意图；

图4是温度测量表面示意图；

图5是采用本发明后的工艺流程示意图。

图例说明：

1、回转窑体；101、窑尾；102、窑头；104、二次供风口；105、窑身；2、配料进料组件；201、粉矿仓；202、粉煤仓；203、粉矿胶带输送机；204、粉煤胶带输送机；205、混合胶带输送机；206、配料下料管；3、出料组件；301、螺旋输送机；302、成品焙烧矿胶带输送机；303、沉淀池；304、溢流泵；4、烟尘处理组件；401、冷却器；402、漩涡除尘器；403、袋式除尘器；404、集灰斗；405、气流导管；406、烟囱；407、锅炉引风机；5、抛煤组件；501、罗茨风机；502、粒煤仓；503、全密封定量给料机；504、下料管；505、抛煤枪；6、二次供风组件；7、窑内温度测量组件；701、测温装置；702、无线发射装置；703、接收装置；704、供电装置；7041、绝缘柱；7042、动滑环；7043、铜石墨滑块。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1 所示，本发明用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，包括回转窑体1、配料进料组件2、出料组件3以及烟尘处理组件4，配料进料组件2位于回转窑体1上窑尾101的进料口处，出料组件3位于回转窑体1上窑头102的出料口处，窑头102处设有用来往回转窑体1内抛射粒煤的抛煤组件5。本发明中回转窑还原焙烧采用从窑尾101(给料端) 配入煤和窑头102 (排料端)抛入煤相结合的方式进行还原煤给入，有效地延长了反应高温带，大大增加了回转窑处理量，可以保证合理的窑内温度场分布、保持弱还原性气氛以及提高产能，同时降低了单位能耗和单位成本。抛煤组件5利用罗茨风量将粒煤抛入窑内，抛入窑内的煤一方面起到拉长还原高温带的作用，一方面起到强化还原气氛的作用；抛入窑内的粒煤粒径分布要符合一定比例，具体要求根据粒煤抛入窑内的距离确定。整个抛煤组件5各设备性能要相互匹配，保证煤风配比。抛入窑内的煤能够确保焙烧温度带得到进一步延长，使煤及其挥发份直接参与还原，提高还原煤的利用率和原矿处理能力。

如图2所示，本实施例中，抛煤组件5包括抛煤枪505、粒煤仓502以及全密封定量给料机503，粒煤仓502通过下料管504经过全密封定量给料机503与抛煤枪505的进料口相连，抛煤枪505的一端与送风机构相连通，抛煤枪505的出口端经窑头102伸入回转窑体1的内腔。送风机构采用罗茨风机501。

如图3和图4所示，本实施例中，回转窑体1上窑头102与窑尾101之间的窑身105上开设有一个以上的二次供风口104，二次供风口104与二次供风组件6相连通，二次供风组件6由窑内供风管、窑身风机、风量调节阀、窑外供风管等组成。二次供风口104为两个以上，二次供风口104的位置对应于回转窑体1中的还原段和加热段。通过在回转窑体1的窑身105上安装多个二次供风口104，可通过二次供风口104调节各段风量大小，来达到控制天然气、粉煤、水煤气等燃料的分段燃烧程度。通过设在窑身105上的二次供风口104，向窑内喷入新鲜空气，让未燃烧完全的燃料在回转窑内继续燃烧；然后还可以通过调节各个二次供风组件6的二次风量来达到控制燃料的燃烧程度，使窑内形成合理的温度场分布，同时避免燃料剧烈燃烧时造成局部温度过高将物料烧成熔融状态而产生结圈，既能够使物料在窑内得到高效还原焙烧，又延长了回转窑结圈周期。在回转窑中部（即距离窑头30m处）焙烧温度即可达到750～850℃，在这样的温度条件下固体还原剂反应充分，与矿石在良好接触的条件下一起在窑内运动和反应，传热和传质过程迅速，反应时间充足，从而提高了回转窑处理量，同时降低了单位能耗。本发明的二次供风在实现粉煤、气体燃料在窑内分段控制燃烧的同时，避免了局部高温，有效地延长回转窑结圈周期，并延长了回转窑的作业周期。

如图3所示，本实施例中，窑头102、窑尾101和窑身105上均设有窑内温度测量组件7，窑内温度测量组件7包括由保护套管和热电偶组成用来测量窑内温度的测温装置701、安装在窑身105中部用于热电偶供电和发射转换温度信号的无线发射装置702、设在窑头102用于接收窑内温度信号并在电脑上显示的接收装置703、以及供电装置704，供电装置704包括通过绝缘柱7041支撑在回转窑体1上的动滑环7042、固定于回转窑体1基础上的铜石墨滑块7043。供电装置704是由固定在回转窑基础上的铜石墨滑块7043送电到动滑环7042上，再由若干动滑环7042将电送到二次供风系统和无线发射装置702，测温装置701的供电是从无线发射装置702上取电，无线发射装置702接收到测温装置701测量的温度信号，经无线发射装置702传送到设在回转窑上窑头102的接收装置703，接收装置703转变为电信号在电脑上显示。由此可见，通过无线发射的方式就可以对窑内的温度实时监测，操作人员根据测量温度及时对工艺做出调整。本实施例中，供电装置704位于从窑头102过去1/3窑身长的位置，从窑头102起，第一个测温装置安装位置在窑身105长1/5处，其余各测温装置间隔3米的位置。

参见图1，烟尘处理组件4包括通过气流导管405依次相连的冷却器401、漩涡除尘器402、袋式除尘器403，冷却器401、漩涡除尘器402、袋式除尘器403均设有灰尘出口且通过灰尘出口与集灰斗404相连通，袋式除尘器403的出口端与烟囱406相连通。

配料进料组件2包括粉矿仓201、粉煤仓202、粉矿胶带输送机203、粉煤胶带输送机204、混合胶带输送机205以及配料下料管206，粉矿胶带输送机203位于粉矿仓201的下方，粉煤胶带输送机204位于粉煤仓202的下方，混合胶带输送机205位于粉煤胶带输送机204和粉矿胶带输送机203的下方，混合胶带输送机205的出料端通过配料下料管206与窑尾101相连通。

参见图5，采用本发明的成套装置后，其工作流程为：

（1）、破碎合格的褐、菱铁矿、中低品位氧化锰矿(0～15mm)和烟煤(0～12mm)，由设在窑尾101的配料进料组件2，按比例定量配置后送入回转窑中进行磁化焙烧。

焙烧热源由燃烧天然气和烟煤提供，通过控制天然气燃烧的一次和二次风量，调控回转窑内的温度场分布和气氛，保证焙烧工艺过程顺行。在窑头102使用天然气、煤气、粉煤燃烧装置喷入天然气或粉煤，燃烧用天然气/粉煤和高压离心风机鼓入的一次空气由烧嘴喷入回转窑体1内进行燃烧供热；在使用天然气/粉煤作燃料的工艺中，天然气/粉煤和一次空气由烧嘴喷入回转窑体1的窑内进行燃烧。

回转窑体1的窑头102、窑尾101和窑身105处均设有窑内温度测量组件7，用来实时检测窑内温度场。为保证窑内气氛，窑头102的出料采用水封，窑尾101的进料经过下料双层翻板阀锁气，窑头罩、窑尾沉降箱与回转窑之间设密封装置。窑头102的密封采用石墨动静摩擦片，简单且容易维护，生产中在窑头罩内累积的细物料，不会从窑头102密封处产生冒灰现象。

同时，通过设在窑头102的粒煤抛煤组件5，从回转窑体1的窑头102向回转窑内抛入部分粒度为0～12mm的粒煤，抛煤量按处理原矿量的2～10%，采用罗茨风机501鼓风抛煤，煤风比3～5:1（即3～5kg/m³）。当高温带温度升到550～750℃时，窑尾101开始加入矿石和配混合料，投料1小时后，距离窑口2/3窑身长处温度300～400℃；在投料1小时时，窑头102开始抛煤，窑内温度迅速升高，高温带拉长；1小时后距离窑口2/3窑身105长处温度达到650～850℃，长度20～40m的还原焙烧高温带。通过控制抛入窑内粒煤的粒度范围、抛煤煤风比控制粒煤抛入回转窑内的距离。生产中抛入粒煤在窑内分布见下表1。从表中可以看出抛入粒煤集中分布在距离窑头1/3～1/6窑身长区域，要继续拉长窑内高温带距离必须在窑尾101配入粉煤。

在窑尾101，矿石和粉煤按配比送入窑内，粉煤配比按处理原矿量的2～10%，矿石和粉煤在回转窑内良好接触的条件下一起在窑内运动和反应，传热和传质过程迅速，反应时间充足。在生产中单独采用窑尾101配煤工艺，只有烧嘴一团火在短距离内燃烧，单台设备处理量最大只能达到40～45t/h，且窑况运行不平稳，结圈严重；采用窑头102抛煤和窑尾101配煤相结合工艺技术处理量达55～60t/h，且窑况运行平稳，大大延缓了结圈周期，有效解决结圈难题。采用窑头102抛煤与窑尾101配煤相结合的工艺技术和装备，提高了中低温回转窑的单机产能、降低单位能耗、有效解决了磁化焙烧回转窑的结圈难题。

表1    抛入粒煤在窑内分布

抛煤落点距窑头距离	抛煤量分布（%）
		0～1/12	2.19
1/12～1/6	18.02
		1/6～1/4	31.73
1/4～1/3	24.62
		1/3～5/12	11.76
5/12～1/2	6.56
		〉1/2	5.13
	100.00
		风煤比	3.56

 在与回转窑还原段和加热段对应的回转窑体1上装有若干台窑身风机，窑身风机作为二次供风组件6。从窑体上鼓入二次空气，天然气/煤可以在二次空气作用下进行二次燃烧，满足还原焙烧过程所需要的回转窑温度场分布，并使烟气中未燃烧完的可燃成分继续燃烧以加热矿石，节约能源。每台窑身风机的供风量可根据工艺要求单独进行调节，供风范围为1000～4000m³/h。在生产中通过窑身105上二次供风口104供入的新鲜空气，使窑头102抛入煤中的细颗粒煤立即燃烧形成一条“火龙”，粗颗粒煤则落在矿石层，直接与矿石接触，在新鲜空气作用下燃烧和反应，从而强化了反应过程，抛入粒煤挥发份利用充分，提高了煤的利用率。由于窑内压力呈负压，火势向窑尾蔓延，窑尾101配入的粉煤在距窑头30～40米也可以剧烈燃烧，温度达到700～800℃，二次供风技术对于延长还原焙烧高温带作用明显。

（2）、原矿在650～850℃下，经30～90min还原焙烧后得到的成品焙烧矿通过回转窑体1的窑头102的下料管直接落入出料组件3中的淹没式螺旋输送机301中，高温物料通过水淬冷却至70℃以下，水淬极冷可防止已焙烧好的物料再次氧化，冷却后的成品焙烧矿由胶带输送机302上送到磁选车间进行下一步的处理。冷却水经沉淀池303或浓密机沉降固体，再冷却降温后通过溢流泵304循环利用。

回转窑排出的烟气温度达300℃以上且含尘量大，要经过烟尘处理组件4中的冷却器401降温除尘（温度过高会将袋式除尘器布袋烧掉）、再经过漩涡除尘器402粗除尘和袋式除尘器403精收除尘后，烟气含尘量达到排放标准后，由引风机送入烟囱406后排入大气。每条回转窑收尘系统的烟气管路和收尘系统各卸灰点的烟尘分别集中收集到集灰斗404中，进行回收处理。

经本发明处理后的焙烧矿经选矿后铁精矿品位达61～63%，可以获得良好的经济效益及社会效益，还可以进一步在菱褐铁矿、低品位氧化铅锌矿、低品位软锰矿还原焙烧工业生产上推广应用。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，包括回转窑体（1）、配料进料组件（2）、出料组件（3）以及烟尘处理组件（4），所述配料进料组件（2）位于回转窑体（1）上窑尾（101）的进料口处，所述出料组件（3）位于回转窑体（1）上窑头（102）的出料口处，其特征在于：所述窑头（102）处设有用来往回转窑体（1）内抛射粒煤的抛煤组件（5）；所述抛煤组件（5）包括抛煤枪（505）、粒煤仓（502）和全密封定量给料机（503），所述粒煤仓（502）通过下料管（504）经全密封定量给料机（503）与抛煤枪（505）的进料口相连，所述抛煤枪（505）的一端与送风机构相连通，所述抛煤枪（505）的出口端经窑头（102）伸入回转窑体（1）的内腔。

2.根据权利要求1所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，其特征在于：所述回转窑体（1）上窑头（102）与窑尾（101）之间的窑身（105）上开设有一个以上的二次供风口（104），所述二次供风口（104）与二次供风组件（6）相连通。

3.根据权利要求2所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，其特征在于：所述二次供风口（104）为两个以上，二次供风口（104）的位置对应于回转窑体（1）中的还原段和加热段。

4.根据权利要求2所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，其特征在于：所述窑头（102）、窑尾（101）和窑身（105）上均设有窑内温度测量组件（7），所述窑内温度测量组件（7）包括测温装置（701）、无线发射装置（702）、接收装置（703）、供电装置（704），所述供电装置（704）包括通过绝缘柱（7041）支撑在回转窑体（1）上的动滑环（7042）、固定于回转窑体（1）基础上的铜石墨滑块（7043）。

5.根据权利要求1所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，其特征在于：所述烟尘处理组件（4）包括通过气流导管（405）依次相连的冷却器（401）、漩涡除尘器（402）、袋式除尘器（403），所述冷却器（401）、漩涡除尘器（402）、袋式除尘器（403）均设有灰尘出口且通过灰尘出口与集灰斗（404）相连通，所述袋式除尘器（403）的出口端与烟囱（406）相连通。

6.根据权利要求1所述的用于低品位金属矿的回转窑还原磁化焙烧系统成套装置，其特征在于：所述配料进料组件（2）包括粉矿仓（201）、粉煤仓（202）、粉矿胶带输送机（203）、粉煤胶带输送机（204）、混合胶带输送机（205）以及配料下料管（206），所述粉矿胶带输送机（203）位于粉矿仓（201）的下方，所述粉煤胶带输送机（204）位于粉煤仓（202）的下方，所述混合胶带输送机（205）位于粉煤胶带输送机（204）和粉矿胶带输送机（203）的下方，所述混合胶带输送机（205）的出料端通过配料下料管（206）与窑尾（101）相连通。

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